(57)【要約】  第１薄膜ダイオード（１００Ａ）は、第１半導体層（１０Ａ）と、第１半導体層の基板側に配置された第１遮光層（１２Ａ）とを有し、第２薄膜ダイオード（１００Ｂ）は、第２半導体層（１０Ｂ）と、第２半導体層の基板側に配置された第２遮光層（１２Ｂ）とを有し、第１半導体層（１０Ａ）と第１遮光層（１２Ａ）との間及び第２半導体層（１０Ｂ）と第２遮光層（１２Ｂ）との間に形成された絶縁膜（１４）のうち第１半導体層（１０Ａ）と第１遮光層（１２Ａ）との間に位置する部分の厚さＤ１は、第２半導体層（１０Ｂ）と第２遮光層（１２Ｂ）との間に位置する部分の厚さＤ２と異なっており、第１半導体層（１０Ａ）に入射する第１の波長域の光の強度は、第２半導体層（１０Ｂ）に入射する第１の波長域の光の強度よりも大きく、第２半導体層（１０Ｂ）に入射する第１の波長域の最大波長よりも長い波長を含む第２の波長域の光の強度は、第１半導体層（１０Ａ）に入射する第２の波長域の光の強度よりも大きい。
2011065362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に支持された、第１薄膜ダイオードおよび第２薄膜ダイオードと
を備え、
前記第１薄膜ダイオードは、第１半導体層と、前記第１半導体層の前記基板側に配置された第１遮光層とを有し、
前記第２薄膜ダイオードは、第２半導体層と、前記第２半導体層の前記基板側に配置された第２遮光層とを有し、
前記第１半導体層と前記第１遮光層との間、および、前記第２半導体層と前記第２遮光層との間には絶縁膜が形成され、
前記絶縁膜のうち前記第１半導体層と前記第１遮光層との間に位置する部分の厚さＤ１は、前記第２半導体層と前記第２遮光層との間に位置する部分の厚さＤ２と異なっており、
前記第１および第２半導体層には、第１の波長域の光と、前記第１の波長域の最大波長よりも長い波長を含む第２の波長域とが入射し、前記第１および第２遮光層は、前記第１および第２の波長域の光を反射する表面を有しており、
前記第１半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度は、前記第２半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度よりも大きく、
前記第２半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度は、前記第１半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度よりも大きい半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁膜のうち前記第１半導体層と前記第１遮光層との間に位置する部分の厚さＤ１は、前記第２半導体層と前記第２遮光層との間に位置する部分の厚さＤ２よりも小さい請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１の波長域の光は可視光を含み、前記第２の波長域の光は赤外光を含む請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは同一の半導体膜を用いて形成されている請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁膜は、
前記第１および第２半導体層を覆うように形成された、第１絶縁材料からなる下膜と、
前記下膜上に、前記第２半導体層を覆い、かつ、前記第１半導体層を覆わないように形成された、前記第１絶縁材料とは異なる第２絶縁材料からなる上膜と
を含む請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記絶縁膜は、
前記第２半導体層を覆い、かつ、前記第１半導体層を覆わないように形成された、第１絶縁材料からなる下膜と、
前記下膜上に、前記第１および第２半導体層を覆うように形成された、前記第１絶縁材料と同じまたは異なる第２絶縁材料からなる上膜と
を含む請求項２に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記基板の上方から前記第１半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第１の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第１半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度の割合ＲA(1)が、前記基板の上方から前記第２半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第１の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第２半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度の割合ＲB(1)よりも高く、
前記基板の上方から前記第２半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第２の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第２半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度の割合ＲB(2)が、前記基板の上方から前記第１半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第２の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第１半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度の割合ＲA(2)よりも高くなるように、前記厚さＤ１および厚さＤ２がそれぞれ設定されている請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記基板に支持された薄膜トランジスタをさらに備え、
前記薄膜トランジスタは、第３半導体層と、前記第３半導体層の前記基板側に配置された第３遮光層とを有し、
前記第３半導体層と前記第３遮光層との間には前記絶縁膜が形成されており、
前記絶縁膜のうち前記第３半導体層と前記第３遮光層との間に位置する部分の厚さＤ３は、前記厚さＤ１と略等しい請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記基板に支持された薄膜トランジスタをさらに備え、
前記薄膜トランジスタは、第３半導体層と、前記第３半導体層の前記基板側に配置された第３遮光層とを有し、
前記第３半導体層と前記第３遮光層との間には前記絶縁膜が形成されており、
前記絶縁膜のうち前記第３半導体層と前記第３遮光層との間に位置する部分の厚さＤ３は、前記厚さＤ２と略等しい請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１０】
基板と、前記基板に支持された第１および第２薄膜ダイオードとを備えた半導体装置の製造方法であって、
（ａ）基板上に第１および第２遮光層を形成する工程と、
（ｂ）前記第１および第２遮光層を覆い、かつ、絶縁膜のうち前記第２遮光層上に位置する部分が前記第１遮光層上に位置する部分よりも厚くなるように絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）前記絶縁膜上に、前記第１薄膜ダイオードの活性領域となる第１の島状半導体層と、前記第２薄膜ダイオードの活性領域となる第２の島状半導体層とを形成する工程であって、前記第１の島状半導体層を、前記第１遮光層によって遮光される領域に配置し、前記第２の島状半導体層を、前記第２遮光層によって遮光される領域に配置する、工程と、を包含する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜ダイオード（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｄｉｏｄｅ：ＴＦＤ）を含む半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＴＦＤを利用した光センサー部を備えた表示装置やイメージセンサーなどの電子機器の開発が進められている。【０００３】
特許文献１には、ＴＦＤを利用した光センサー部と、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：ＴＦＴ）を利用した駆動回路とを同一基板上に備えたイメージセンサーが開示されている。また、特許文献２には、光学式タッチパネルを備えた表示装置が開示されている。この表示装置では、ＴＦＤを利用した光センサー部を液晶表示装置の表示領域に設けることにより、画面に接触している指などの物体を、外光を利用して検知することができる。さらに、特許文献３には、光学式タッチパネルを備えた表示装置において、表示パネルに入射する外光のみでなく、バックライトから照射された光の反射光を利用することによって、画面に接触している指などの物体を検知することが開示されている。【０００４】
上記のような表示装置やイメージセンサーでは、ＴＦＤは、例えば低温ポリシリコン膜を用いて形成される。この場合、ＴＦＤの半導体層（低温ポリシリコン層）が薄いことから、ＴＦＤの半導体層で比較的波長の長い光（例えば赤色光）を十分に吸収できず、高い感度が得られない可能性がある。ＴＦＤの半導体層を厚くすることも考えられるが、半導体層を厚くしようとすると、アモルファスシリコン膜をレーザー結晶化などによって結晶化させるプロセスが律速となる。従って、生産性を考慮すると、ＴＦＤの半導体層を大幅に厚くすることは難しい。【０００５】
このため、従来は、ＴＦＤを利用した光センサーの実効的な感度を向上させるために、基板上に多数のダイオードを並列して配置して受光領域の面積を拡大する必要があった。しかしながら、そのような構成をタッチパネル方式の表示装置に適用すると、画素エリア内に多数のダイオードが配置されるため、表示特性を大きく低下させるおそれがある。【０００６】
これに対し、特許文献４には、ＴＦＤの半導体層の下方に、絶縁膜を介して反射膜を設け、かつ、絶縁膜の厚さを、波長の長い光（赤色光）の反射率が高くなるように最適化することが提案されている。これにより、光センサーの赤色光に対する感度を高めることができる旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２７５８０７号公報
【特許文献２】国際公開第２００８／１３２８６２号
【特許文献３】特開２００９−２３７２８６号公報
【特許文献４】特開２００４−７１８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光センサー部を備えた表示装置では、光センサー部で使用されるＴＦＤの他に、画素スイッチング用ＴＦＴや駆動回路用ＴＦＴが同一基板上に形成される場合がある。また、特にタッチパネル機能やスキャナー機能を有する表示装置や、それらの機能を併せ持つ表示装置などでは、検知可能な光の波長域が異なる２種類のＴＦＤが同一基板上に形成される場合もある。例えば、可視光を検知するためのＴＦＤと、バックライトからの赤外光を検知するためのＴＦＤと、ＴＦＴとが同一基板上に形成されていると、表示パネルに入射する外光（可視光）を利用するだけでなく、バックライトから出射される赤外光を利用して、画面に接触している物体や画像のセンシングを行うことができる。このような表示装置では、複数種類のＴＦＤやＴＦＴを基板上に同時に作りこもうとすると、ＴＦＤおよびＴＦＴに要求されるデバイス特性を、それぞれ、最適化することが難しいという問題がある。【０００９】
上記の問題を、可視光を検知するための可視光センサーと、赤外光を検知するための赤外光センサーとを備えたタッチパネル方式の表示装置を例に、具体的に説明する。この表示装置では、可視光センサーに使用されるＴＦＤ（第１ＴＦＤ）と、赤外光センサーに使用されるＴＦＤ（第２ＴＦＤ）とが同一基板上に形成される。このとき、特許文献４に提案された構造を第１ＴＦＤに適用すると、第２ＴＦＤおよびＴＦＴの半導体層の下方に、第１ＴＦＤと同一の反射膜および絶縁膜からなる反射構造が形成される。この結果、第２ＴＦＤに十分な赤外光が入射しなくなり、赤外光センサーの感度が低下したり、ＴＦＴの半導体層に可視光が入射することによってＴＦＴのオフ電流が増大する可能性がある。【００１０】
従来の表示装置では、赤外光に対する感度を高めるための有効な対策が特に採られていない。赤外光を含む光を出射するバックライト（「ＩＲバックライト」と称する。）の照度を大きくすることによって、赤外光センサーの感度を高める等の対応は実施されているが、バックライトの消費電力を増大させる要因となっている。【００１１】
本願発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、第１の波長域の光を検知しようとする第１薄膜ダイオードと、第２の波長域の光を検知しようとする第２薄膜ダイオードとを同一基板上に備えた半導体装置において、第１薄膜ダイオードを含むセンサーの第１の波長域の光に対する感度と、第２薄膜ダイオードを含むセンサーの第２の波長域の光に対する感度とを両立させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の半導体装置は、基板と、前記基板に支持された、第１薄膜ダイオードおよび第２薄膜ダイオードとを備え、前記第１薄膜ダイオードは、第１半導体層と、前記第１半導体層の前記基板側に配置された第１遮光層とを有し、前記第２薄膜ダイオードは、第２半導体層と、前記第２半導体層の前記基板側に配置された第２遮光層とを有し、前記第１半導体層と前記第１遮光層との間、および、前記第２半導体層と前記第２遮光層との間には絶縁膜が形成され、前記絶縁膜のうち前記第１半導体層と前記第１遮光層との間に位置する部分の厚さＤ１は、前記第２半導体層と前記第２遮光層との間に位置する部分の厚さＤ２と異なっており、前記第１および第２半導体層には、第１の波長域の光と、前記第１の波長域の最大波長よりも長い波長を含む第２の波長域とが入射し、前記第１および第２遮光層は、前記第１および第２の波長域の光を反射する表面を有しており、前記第１半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度は、前記第２半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度よりも大きく、前記第２半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度は、前記第１半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度よりも大きい。【００１３】
ある好ましい実施形態において、前記絶縁膜のうち前記第１半導体層と前記第１遮光層との間に位置する部分の厚さＤ１は、前記第２半導体層と前記第２遮光層との間に位置する部分の厚さＤ２よりも小さい。【００１４】
ある好ましい実施形態において、前記第１の波長域の光は可視光を含み、前記第２の波長域の光は赤外光を含む。【００１５】
前記第１半導体層と前記第２半導体層とは同一の半導体膜を用いて形成されていることが好ましい。【００１６】
前記絶縁膜は、前記第１および第２半導体層を覆うように形成された、第１絶縁材料からなる下膜と、前記下膜上に、前記第２半導体層を覆い、かつ、前記第１半導体層を覆わないように形成された、前記第１絶縁材料とは異なる第２絶縁材料からなる上膜とを含んでもよい。【００１７】
前記絶縁膜は、前記第２半導体層を覆い、かつ、前記第１半導体層を覆わないように形成された、第１絶縁材料からなる下膜と、前記下膜上に、前記第１および第２半導体層を覆うように形成された、前記第１絶縁材料と同じまたは異なる第２絶縁材料からなる上膜とを含んでもよい。【００１８】
ある好ましい実施形態において、前記基板の上方から前記第１半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第１の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第１半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度の割合ＲA(1)が、前記基板の上方から前記第２半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第１の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第２半導体層に入射する前記第１の波長域の光の強度の割合ＲB(1)よりも高く、前記基板の上方から前記第２半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第２の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第２半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度の割合ＲB(2)が、前記基板の上方から前記第１半導体層を通過して絶縁膜に入射した前記第２の波長域の光の強度に対する、前記絶縁膜側から前記第１半導体層に入射する前記第２の波長域の光の強度の割合ＲA(2)よりも高くなるように、前記厚さＤ１および厚さＤ２がそれぞれ設定されている。【００１９】
ある好ましい実施形態において、前記基板に支持された薄膜トランジスタをさらに備え、前記薄膜トランジスタは、第３半導体層と、前記第３半導体層の前記基板側に配置された第３遮光層とを有し、前記第３半導体層と前記第３遮光層との間には前記絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜のうち前記第３半導体層と前記第３遮光層との間に位置する部分の厚さＤ３は、前記厚さＤ１と略等しい。【００２０】
ある好ましい実施形態において、前記基板に支持された薄膜トランジスタをさらに備え、前記薄膜トランジスタは、第３半導体層と、前記第３半導体層の前記基板側に配置された第３遮光層とを有し、前記第３半導体層と前記第３遮光層との間には前記絶縁膜が形成されており、前記絶縁膜のうち前記第３半導体層と前記第３遮光層との間に位置する部分の厚さＤ３は、前記厚さＤ２と略等しい。【００２１】
本発明の半導体装置の製造方法は、基板と、前記基板に支持された第１および第２薄膜ダイオードとを備えた半導体装置の製造方法であって、（ａ）基板上に第１および第２遮光層を形成する工程と、（ｂ）前記第１および第２遮光層を覆い、かつ、絶縁膜のうち前記第２遮光層上に位置する部分が前記第１遮光層上に位置する部分よりも厚くなるように絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）前記絶縁膜上に、前記第１薄膜ダイオードの活性領域となる第１の島状半導体層と、前記第２薄膜ダイオードの活性領域となる第２の島状半導体層とを形成する工程であって、前記第１の島状半導体層を、前記第１遮光層によって遮光される領域に配置し、前記第２の島状半導体層を、前記第２遮光層によって遮光される領域に配置する、工程と、を包含する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、検知しようとする光の波長域が互いに異なる第１および第２薄膜ダイオードを同一基板上に備えた半導体装置において、各薄膜ダイオードの半導体層に、その薄膜ダイオードが検知しようとする波長域の光を効率よく入射させることができる。その結果、第１薄膜ダイオードを用いたセンサーおよび第２薄膜ダイオードを用いたセンサーの実効的な感度を両立させることが可能になる。【００２３】
特に可視光を検知するためのダイオードと、赤外光を検知するためのダイオードとを備えた半導体装置に適用すると、可視光に対するセンシング感度を確保しつつ、赤外光に対するセンシング感度を従来よりも大幅に高めることができるので好ましい。【００２４】
また、本発明によると、上記の半導体装置を、製造工程や製造コストを増大させることなく簡便に製造でき、製品のコンパクト化、高性能化、低コスト化を実現できる。【００２５】
本発明は、タッチパネル機能を備えた表示装置、スキャナー機能を備えた表示装置、あるいはそれらの両機能を併せ持つ表示装置に好適に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による第１の実施形態における２つの薄膜ダイオードの構成を示す模式的な断面図である。
【図２】（ａ）は、薄膜ダイオードの半導体層を通過して絶縁膜に入射する第１の波長域の光（入射光）Ｌ２と、光Ｌ２のうち絶縁膜側から半導体層に入射する光（反射光）Ｌ３とを例示する模式図であり、（ｂ）は、薄膜ダイオードの半導体層を通過して絶縁膜に入射する第２の波長域の光Ｌ２と、光Ｌ２のうち絶縁膜側から半導体層に入射する光Ｌ３とを例示する模式図である。
【図３】絶縁膜１４の厚さと薄膜ダイオードの感度との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）から（ｈ）は、それぞれ、本発明による第１の実施形態の半導体装置における第１および第２薄膜ダイオードの製造方法を説明するための模式的な工程断面図である。
【図５】（ａ）から（ｄ）は、それぞれ、本発明による第１の実施形態の半導体装置における第１および第２薄膜ダイオードの他の製造方法を説明するための模式的な工程断面図である。
【図６】本発明による第２の実施形態の半導体装置における２つの薄膜ダイオードおよび薄膜トランジスタを示す模式的な断面図である。
【図７】本発明による第２の実施形態の他の半導体装置における２つの薄膜ダイオードおよび薄膜トランジスタを示す模式的な断面図である。
【図８】本発明による第３の実施形態の光センサー方式のタッチパネルの構成図である。
【図９】本発明による第３の実施形態のタッチパネル方式の液晶表示装置における背面基板を例示する模式的な平面図である。
【図１０】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明による第３の実施形態における光センサー部の構成を例示する回路図および平面図である。
【図１１】参考例の薄膜ダイオードの構成を説明するための断面図である。
【図１２】薄膜ダイオードの半導体層と遮光層との間で生じる多重反射を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
まず、図面を参照しながら、同一基板上に形成された２つの薄膜ダイオードの構成と、それぞれの薄膜ダイオードを用いたセンサーの感度を説明する。
【００２８】
図１１は、参考例の半導体装置１０００を示す断面図である。ここでは、液晶表示装置の背面基板に形成された２つの薄膜ダイオード９００Ａ、９００Ｂを例示する。この例では、ダイオード９００Ａは可視光を検知する可視光センサー１００１に用いられ、ダイオード９００Ｂは赤外光を検知する赤外光センサー１００２に用いられる。
【００２９】
半導体装置１０００は、基板１と、基板１上に形成されたダイオード９００Ａおよび９００Ｂと、基板１に対向するように配置され、カラーフィルター（図示せず）およびＣＦ遮光部５を有する対向基板３と、基板１と対向基板３との間に設けられた液晶層７と、基板１の背面側（液晶層７と反対側）に設けられたバックライト９とを備える。バックライト９は、赤外光を含む光を出射するＩＲバックライトである。
【００３０】
ダイオード９００Ａは、基板１上に形成された遮光層９１２Ａと、遮光層９１２Ａを覆う絶縁膜９１４と、絶縁膜９１４上に形成された島状の半導体層９１０Ａとを有している。遮光層９１２Ａは、バックライト９からの光が半導体層９１０Ａの背面側から半導体層９１０Ａに入射しないように配置されている。半導体層９１０Ａは、Ｐ型領域９１０ｐＡと、Ｎ型領域９１０ｎＡと、Ｐ型領域９１０ｐＡおよびＮ型領域９１０ｎＡの間に位置し、受光領域となる真性領域９１０ｉＡと有している。図示しないが、Ｐ型領域９１０ｐＡはアノード電極に、Ｎ型領域９１０ｎＡはカソード電極に接続されている。ダイオード９００Ｂも、ダイオード９００Ａと同様の構成を有している。
【００３１】
ダイオード９００Ａ、９００Ｂは、基板１上に共通のプロセスによって作り込まれている。このため、遮光層９１２Ａ、９１２Ｂは同一の遮光膜をパターニングすることによって形成されている。同様に、半導体層９１０Ａ、９１０Ｂも同一の半導体膜をパターニングすることによって形成されている。また、半導体層９１０Ａと遮光層９１２Ａとの間、および、半導体層９１０Ｂと遮光層９１２Ｂとの間に位置する絶縁膜９１４は共通である。従って、通常、絶縁膜９１４のうち半導体層９１０Ａと遮光層９１２Ａとの間に位置する部分の厚さと、半導体層９１０Ｂと遮光層９１２Ｂとの間に位置する部分の厚さとは等しい（厚さＤ）。
【００３２】
このような半導体装置１０００では、一方のセンサーの感度が高いと、他方のセンサーの感度が低くなるおそれがあり、可視光センサー１００１の感度と赤外光センサー１００２の感度とを両立させることは難しい。
【００３３】
以下、その理由を説明する。
【００３４】
ダイオード９００Ａ、９００Ｂは、対向基板３を通過して半導体層９１０Ａ、９１０Ｂの真性領域９１０ｉＡ、９１０ｉＢに入射する光（入射光）のセンシングを行う。このとき、ダイオード９００Ａを例に説明すると、入射光の一部は真性領域９１０ｉＡで吸収されずに透過するが、透過した光は、真性領域９１０ｉＡの背面側に配置された遮光層９１２Ａの表面で反射される。この反射光の一部は、真性領域９１０ｉＡに再び入射し、そこで吸収される。反射光の残りは、絶縁膜９１４と半導体層９１０Ａとの界面でさらに反射された後、再び遮光層９１２Ａで反射される。このように、入射光のうち半導体層９１０Ａを透過した光の一部は、半導体層９１０Ａと遮光層９１２Ａとの間で繰り返し反射される（多重反射）。ダイオード９００Ｂでも同様に、半導体層９１０Ｂと遮光層９１２Ｂとの間で入射光の多重反射が生じる。
【００３５】
図１２は、半導体層９１０Ａ、９１０Ｂと遮光層９１２Ａ、９１２Ｂとの間で生じる光の多重反射を模式的に示す拡大断面図である。半導体層９１０Ａ、９１０Ｂと遮光層９１２Ａ、９１２Ｂとの間で反射を繰り返す光（多重反射光）は、互いに干渉し合う。このため、特定の波長の光に対する反射率Ｒが高められて、その波長の光が、ダイオードの半導体層９１０Ａ、９１０Ｂに入射する量が多くなる。図１２では、分かり易さのために、基板１の表面の法線に対して傾斜した方向から入射する光９１６Ａ、９１６Ｂを示しているが、基板１の表面の法線に沿って入射する光についても同様の多重反射が生じ得る。
【００３６】
ここで、対向基板３側から半導体層９１０Ａ、９１０Ｂに入射する波長λの光をＬ１とすると、入射光Ｌ１の一部は半導体層９１０Ａ、９１０Ｂで吸収される。入射光Ｌ１のうち吸収されなかった光Ｌ２は、半導体層９１０Ａ、９１０Ｂを透過して絶縁膜９１４に入射する。光Ｌ２は、半導体層９１０Ａ、９１０Ｂと遮光層９１２Ａ、９１２Ｂとの間で多重反射される。これにより、光Ｌ２の一部（反射光Ｌ３）は、半導体層９１０Ａ、９１０Ｂに絶縁膜９１４側から入射する。多重反射光同士の干渉によって、波長λの光が強め合うと、入射光Ｌ１のうち絶縁膜９１４に入射した光Ｌ２の強度Ｉｏに対する、絶縁膜９１４側から半導体層９１０Ａ、９１０Ｂに入射する反射光Ｌ３の強度Ｉｒの割合（以下、「反射率Ｒ」と呼ぶ。）は高くなる。一方、多重反射光同士の干渉によって、波長λの光が弱め合うと、反射率Ｒは低くなる。
【００３７】
反射率Ｒが高められる光の波長λは、絶縁膜９１４の厚さＤおよび屈折率ｎによって決まり、
Ｄ＝（λ／２ｎ）・（ｋ＋１／２）    （ｋは整数）      （１）
で表される。ただし、上式（１）は、基板１の表面の法線方向から光が入射する場合の式である。従って、上式（１）に基づいて絶縁膜９１４の厚さＤを最適化することによって、特定の波長λの光に対する反射率Ｒを高めることが可能である。その結果、その波長λの光がダイオードの半導体層９１０Ａ、９１０Ｂに入射する量を増加させることができる。
【００３８】
図１１に示すダイオード９００Ａ、９００Ｂでは、絶縁膜９１４の厚さＤが等しいので、いずれか一方のダイオードの検知しようとする波長域の光の反射率Ｒを高めるように絶縁膜９１４の厚さＤを選択すると、そのダイオードを含むセンサーの感度を向上させることができる。しかしながら、他方のダイオードの検知しようとする波長域の光の反射率Ｒは低くなるので、そのダイオードを含むセンサーの感度は低下する。このように、参考例の構成によると、ダイオード９００Ａ、９００Ｂのそれぞれの特性を、用途に応じて最適化することは難しく、可視光センサー１００１および赤外光センサー１００２の感度を両立させることはできないという問題がある。
【００３９】
本発明者らは、検知しようとする光の波長域の異なる２つのダイオードを同一基板上に備えた半導体装置において、各ダイオードの検知しようとする光の波長域に応じて、そのダイオードの半導体層の下方に位置する絶縁膜の厚さＤをそれぞれ最適化することによって、上記の問題を解決できることを見出した。これにより、図１２に示すような光の多重反射を利用して、各ダイオードの半導体層に、そのダイオードが検知しようとする波長域の光を効率よく入射させることができる。従って、それぞれのダイオードを用いたセンサーの感度を両立できる。
【００４０】
また、従来のダイオード９００Ａ、９００Ｂでは、一方または両方のダイオードで絶縁膜の厚さＤを最適化できないので、厚さＤの変化によって感度が大きく変化するという問題が起こる。これに対し、本発明によると、両方のダイオードの絶縁膜の厚さＤをそれぞれ最適化するので、厚さＤの変化に対する感度の変化を小さくすることが可能となる。例えば図３に示す感度曲線において、感度の極大付近では、絶縁膜の厚さの変化に対する感度の変化が小さい。従って、厚さＤに対するマージンを確保できる。
【００４１】
（第１の実施形態）
以下、本発明による半導体装置の第１の実施形態を説明する。本実施形態の半導体装置は、例えば薄膜ダイオードを用いた光センサー部を有する液晶表示装置である。
【００４２】
図１は、本実施形態の半導体装置における２つの薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂを示す模式的な断面図である。簡単のため、図１１と同様の構成要素には同じ参照符号を付し、説明を省略する。
【００４３】
本実施形態の半導体装置２００は、第１の波長域の光を検知する第１センサー２０１、および、第２の波長域の光を検知する第２センサー２０２を含む光センサー部を備える。第１センサー２０１は第１薄膜ダイオード１００Ａ、第２センサー２０２は第２薄膜ダイオード１００Ｂをそれぞれ含んでいる。第２の波長域は、第１の波長域の最大波長よりも長い波長を含んでいる。言い換えると、第２の波長域の最大波長は、第１の波長域の最大波長よりも長い。なお、第１の波長域と第２の波長域とは部分的に重なりあっていてもよい。
【００４４】
第１薄膜ダイオード１００Ａは、半導体層１０Ａと、半導体層１０Ａの基板１側に配置された遮光層１２Ａとを有している。同様に、第２薄膜ダイオード１００Ｂは、半導体層１０Ｂと、半導体層１０Ｂの基板１側に配置された遮光層１２Ｂとを有している。半導体層１０Ａ、１０Ｂは、それぞれ、基板１側からの光に対して、遮光層１２Ａ、１２Ｂによって遮光される領域内に配置されている。本実施形態では、遮光層１２Ａ、１２Ｂは、基板１の裏面側からの光を遮るだけでなく、基板１の上方から入射する光を反射する反射層としても機能する。
【００４５】
半導体層１０Ａと遮光層１２Ａとの間、および、半導体層１０Ｂと遮光層１２Ｂとの間には絶縁膜１４が形成されている。絶縁膜１４のうち半導体層１０Ａと遮光層１２Ａとの間に位置する部分の厚さＤ１は、半導体層１０Ｂと遮光層１２Ｂとの間に位置する部分の厚さＤ２と異なっている。
【００４６】
絶縁膜１４の厚さＤ１は、第１の波長域の光の反射率Ｒ（基板上方から半導体層１０Ａを透過して絶縁膜１４に入射した光Ｌ２の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ａに入射する光Ｌ３の強度の割合）が高くなるように設定される。すなわち、絶縁膜１４のうち半導体層１０Ａと遮光層１２Ａとの間に位置する部分の厚さＤ１は、第１の波長域の光が多重反射によって強め合い、半導体層１０Ａに再度入射する光の強度が大きくなるように決められる。具体的には、絶縁膜１４の屈折率ｎおよび第１の波長域の波長λに応じて、上記式（１）によって求めることができる。同様に、厚さＤ２は、第２の波長域の光の反射率Ｒが高くなるように設定される。すなわち、第２の波長域の光が多重反射によって強め合い、半導体層１０Ｂに再度入射する光の強度が大きくなるように決められる。
【００４７】
厚さＤ１、Ｄ２を求める際に、式（１）中の整数ｋとして同じ数値を選択すると、厚さＤ２は厚さＤ１よりも大きくなる。なお、整数ｋは任意に選択され得るため、厚さＤ１が厚さＤ２よりも大きくなる場合もある。ただし、絶縁膜１４が厚くなると、成膜に時間がかかったり、多重反射が生じにくくなる場合もあるため、ｋ＝０であることが好ましい。
【００４８】
厚さＤ１、Ｄ２を上記のように最適化すると、図２（ａ）に示すように、基板１の上方から半導体層１０Ａを通過して絶縁膜１４に入射した第１の波長域の光（入射光）Ｌ２A(1)の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ａに入射する第１の波長域の光（反射光）Ｌ３A(1)の強度の割合（反射率）ＲA(1)は、基板１の上方から半導体層１０Ｂを通過して絶縁膜１４に入射した第１の波長域の光の強度Ｌ２B(1)に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ｂに入射する第１の波長域の光の強度Ｌ３B(1)の割合ＲB(1)よりも高くなる。
【００４９】
また、図２（ｂ）に示すように、基板１の上方から半導体層１０Ｂを通過して絶縁膜１４に入射した第２の波長域の光Ｌ２B(2)の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ｂに入射する第２の波長域の光Ｌ３B(2)の強度の割合ＲB(2)は、基板１の上方から半導体層１０Ａを通過して絶縁膜１４に入射した第２の波長域の光Ｌ２A(2)の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ａに入射する第２の波長域の光Ｌ３A(2)の強度の割合ＲA(2)よりも高くなる。
【００５０】
従って、第１薄膜ダイオード１００Ａの半導体層１０Ａに入射する第１の波長域の光の強度は、第２薄膜ダイオード１００Ｂの半導体層１０Ｂに入射する第１の波長域の光の強度よりも大きい。また、第２薄膜ダイオード１００Ｂの半導体層１０Ｂに入射する第２の波長域の光の強度は、第１薄膜ダイオード１００Ａの半導体層１０Ａに入射する第２の波長域の光の強度よりも大きい。ここでいう「半導体層１０Ａ、１０Ｂに入射する光」とは、半導体層１０Ａ、１０Ｂの上方（対向基板３側）から半導体層１０Ａ、１０Ｂに入射する光Ｌ１に加えて、図１２に示すような多重反射によって、絶縁膜１４側から半導体層１０Ａ、１０Ｂに入射する光Ｌ３も含む。
【００５１】
このように、本実施形態によると、絶縁膜１４の厚さを最適化することによって、基板上方から照射され、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの半導体層１０Ａ、１０Ｂに吸収されずに透過した特定波長域の光Ｌ２の一部を、多重反射により半導体層１０Ａ、１０Ｂに再び入射させることができる。従って、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの半導体層１０Ａ、１０Ｂに対して、それぞれ、所望の波長域の光の入射量を増加させることができる。この結果、各薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂを用いたセンサーの出力特性を向上できる。
【００５２】
本実施形態によると、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの受光感度を高めるために、半導体層１０Ａ、１０Ｂを厚くする必要がないので、アモルファスシリコン膜に対するレーザー結晶化によって半導体層１０Ａ、１０Ｂを容易に形成できる。さらに、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの受光領域の面積を増大させることなく、受光効率を高めることができるので、特にこれらのダイオード１００Ａ、１００Ｂを表示領域内に形成する場合に、高い開口率を確保できる。
【００５３】
第１の波長域は可視光を含むことが好ましい。また、第２の波長域は赤外光を含むことが好ましい。これにより、赤外光から可視光の波長域に亘って、良好なセンシング性能を発揮できる。この場合、バックライト９として、赤外光を含む光を出射するＩＲバックライトを用いることが好ましい。これにより、第２薄膜トランジスタ１００Ｂを用いた第２センサー２０２によって、バックライト９からの光を利用して、パネル表面に接触した指や画像などをセンシングすることが可能になる。
【００５４】
ここで、可視光の波長λを５５０ｎｍ、絶縁膜（例えばＳｉＯ2膜）１４の屈折率ｎを１．５、整数ｋを０として、上述した式（１）から厚さＤ１の最適値を求めると、厚さＤ１は約９２ｎｍとなる。また、赤外光の波長λを７８０ｎｍ、絶縁膜１４の屈折率ｎを１．５、ｋを０として厚さＤ２を求めると、厚さＤ２の最適値は約１３０ｎｍとなる。
【００５５】
図３は、絶縁膜１４の厚さＤ１、Ｄ２と、可視光および赤外光に対する感度との関係を示すグラフである。ここでは、基板、遮光層、絶縁膜（ＳｉＮ膜とＳｉＯ2膜との２層構造）、および半導体層（ポリシリコン膜）の順で積層された多層薄膜の反射率をフレネルの反射係数を利用して算出し、得られた多層薄膜の反射率を求めて「感度」とする。図３からもわかるように、可視光および赤外光に対する感度は、それぞれ、絶縁膜１４の厚さＤ１、Ｄ２に依存する。
【００５６】
図３から、可視光に対する感度が最も高くなる厚さＤ１は約９２ｎｍ（ｋ＝０）であることがわかる。赤外光に対する感度が最も高くなる厚さＤ２は、約１３０ｎｍ（ｋ＝０）および約３９０ｎｍ（ｋ＝１）であることがわかる。なお、図３に示す絶縁膜１４の厚さと感度との関係は例示であり、絶縁膜１４、遮光層１２Ａ、１２Ｂおよび半導体層１０Ａ、１０Ｂの材料（屈折率）等によって、適宜変化し得る。
【００５７】
図３に示す結果から、厚さＤ１およびＤ２をそれぞれ最適化した場合に、赤外光に対する感度が可視光に対する感度の略２倍程度と高くなることがわかる。これは、赤外光は半導体層で吸収されずに透過しやすいために、多重反射によって半導体層に再び入射して吸収される光の量が多いので、遮光層が設けられていない場合と比べて、半導体層に生じる光リーク電流が大幅に増加するからと考えられる。
【００５８】
本実施形態では、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂは、共通のプロセスにより同一基板上に形成されていることが好ましい。従って、遮光層１２Ａ、１２Ｂは、同一の遮光膜をパターニングすることによって形成されていることが好ましい。また、半導体層１０Ａ、１０Ｂも、同一の半導体膜を用いて形成されていることが好ましいが、異なっていてもよい。図示しないが、本実施形態の半導体装置２００は、薄膜トランジスタをさらに備えていてもよい。
【００５９】
半導体装置（表示装置）２００の表示領域において、画素ごとに、または複数の画素からなる画素セットごとに、第１薄膜ダイオード１００Ａを含む第１センサー２０１と第２薄膜ダイオード１００Ｂを含む第２センサー２０２とが形成されていてもよい。これらのセンサー２０１、２０２は、それぞれ独立して機能する別個のセンサーを構成してもよい。例えば第１センサー２０１を可視光検出用センサー、第２センサー２０２を赤外光検出用センサーとして機能させることができる。このとき、赤外光検出用センサーには、可視光をカットするカラーフィルターを設けてもよい。
【００６０】
あるいは、センサー２０１、２０２を並列に接続させて、１つの光センサー部を構成していてもよい。これにより、センサー２０１、２０２のうちセンシングしようとする光を検知した方、あるいは、より高い感度で検知した方（すなわち光リーク電流の大きい方）の出力に基づいて、センシングを行うことができる。従って、センサー２０１、２０２の少なくとも一方が検知可能な光を全て検知できるので、検知可能な波長域を大幅に拡大することができる。また、センサー２０１、２０２のうち、センシングしようとする光に対して感度の高い方のセンサーを用いてセンシングを行うので、従来よりも感度を高めることが可能になる。
【００６１】
なお、第１の波長域および第２の波長域は、部分的に重なっていることが好ましい。重なっていなければ、光センサー部によって検知可能な範囲が不連続となってしまうおそれがある。また、第２の波長域は、第１の波長域の最大波長よりも長い波長を含んでいればよく、第２の波長域の最も短い波長が第１の波長域の最も短い波長よりも短くてもよい。
【００６２】
本実施形態における薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂは、例えば次のような方法で製造される。図４（ａ）〜（ｈ）は、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの製造方法の一例を説明するための模式的な工程断面図である。
【００６３】
まず、図４（ａ）に示すように、基板１の上に、遮光層１２Ａ、１２Ｂを形成する。基板１として、低アルカリガラス基板や石英基板を用いることができる。本実施形態では低アルカリガラス基板を用いる。この場合、ガラス歪み点よりも１０〜２０℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。
【００６４】
遮光層１２Ａ、１２Ｂは、第１および第２薄膜ダイオードに対する基板１の裏面方向からの光を遮ることができるように配置される。遮光層１２Ａ、１２Ｂは、金属膜等をパターニングすることによって形成され得る。金属膜を用いる場合は、後の製造工程における熱処理を考慮し、高融点金属であるタンタル（Ｔａ）やタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）等からなる膜を用いることが好ましい。本実施形態では、Ｍｏ膜をスパッタリングにより成膜し、パターニングして、遮光層１２Ａ、１２Ｂを形成する。遮光層１２Ａ、１２Ｂの厚さは１００〜２００ｎｍ、好ましくは１５０〜２００ｎｍである。本実施形態では、例えば１００ｎｍとする。
【００６５】
続いて、図４（ｂ）に示すように、基板１および遮光層１２Ａ、１２Ｂを覆うように、第１絶縁膜１４Ｌを形成する。ここでは、第１絶縁膜１４ＬとしてＳｉＯ2膜（屈折率ｎ：１．４６）、ＳｉＮＯ膜（屈折率ｎ：１．６７）などを、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。
【００６６】
続いて、図４（ｃ）に示すように、第１絶縁膜１４Ｌの上に、一方の遮光層（ここでは遮光層１２Ｂ）を覆い、かつ、他方の遮光層（ここでは遮光層１２Ａ）を覆わないようにフォトマスク２２を形成する。
【００６７】
次いで、図４（ｄ）に示すように、第１絶縁膜１４Ｌのうちフォトマスク２２で覆われていない部分をエッチングにより除去する。この後、フォトマスク２２を除去する。
【００６８】
この後、図４（ｅ）に示すように、両方の遮光層１２Ａ、１２Ｂを覆うように、第２絶縁膜１４Ｕを形成する。ここでは、第２絶縁膜１４ＵとしてＳｉＯ2膜（屈折率ｎ：１．４６）、ＳｉＮＯ膜（屈折率ｎ：１．６７）などを、例えばプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。第２絶縁膜１４Ｕの材料は、第１絶縁膜１４Ｌの材料と同じであってもよいし、異なっていてもよい。このようにして、第１および第２絶縁膜１４Ｌ、１４Ｕからなる絶縁膜１４を得る。
【００６９】
本実施形態では、絶縁膜１４のうち遮光層１２Ａ上に位置する部分は、第２絶縁膜１４Ｕのみから構成されている。第２絶縁膜１４Ｕの厚さＤ１は例えば９２ｎｍである。一方、絶縁膜１４のうち遮光層１２Ｂ上に位置する部分は、第１および第２絶縁膜１４Ｌ、１４Ｕから構成されている。ここでは、第１絶縁膜１４Ｌも、第２絶縁膜１４Ｕと同じ材料から形成されている。第１および第２絶縁膜１４Ｌ、１４Ｕの合計厚さＤ２は例えば１３０ｎｍである。なお、厚さＤ１、Ｄ２は、式（１）に基づいて最適化された値であればよく、上記の厚さに限定されない。ただし、半導体層１０Ａ、１０Ｂおよび遮光層１２Ａ、１２Ｂの寄生容量や絶縁性の観点から、厚さＤ１、Ｄ２は例えば９０ｎｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１００ｎｍ以上である。また、絶縁膜１４が厚すぎると絶縁膜１４の形成に時間がかかるので、厚さＤ１、Ｄ２は４００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７０】
次いで、図４（ｆ）に示すように、絶縁膜１４の上に、非晶質半導体膜（ここではアモルファスシリコン膜）１０ａを形成する。ａ−Ｓｉ膜１０ａの形成は、プラズマＣＶＤ法やスパッタ法などの公知の方法で行われる。非晶質半導体膜１０ａの厚さは２０ｎｍ以上７０ｎｍ以下、好ましくは４０ｎｍ以上６０ｎｍ以下である。本実施形態では、プラズマＣＶＤ法で厚さが５０ｎｍのａ−Ｓｉ膜を形成する。
【００７１】
この後、図４（ｇ）に示すように、非晶質半導体膜１０ａを結晶化させて結晶質半導体膜（ここではポリシリコン膜）を形成し、これをパターニングすることによって、半導体層１０Ａ、１０Ｂを得る。非晶質半導体膜１０ａの結晶化は、レーザー結晶化によって行うことができる。あるいは、非晶質半導体膜１０ａに触媒元素を添加した後、アニール処理を行うことにより、結晶化させてもよい。
【００７２】
次いで、図４（ｈ）に示すように、半導体層１０Ａ、１０ＢにＰ型領域１０ｐＡ、１０ｐＢ、Ｎ型領域１０ｎＡ、１０ｎＢを形成する。具体的には、半導体層１０Ａ、１０ＢのうちＰ型領域となる領域のみを露出するようにフォトマスク（図示せず）を形成し、この状態で、Ｐ型不純物（例えばボロン）を注入する。これにより、Ｐ型領域１０ｐＡ、１０ｐＢが得られる。また、半導体層１０Ａ、１０ＢのうちＮ型領域となる領域のみを露出するようにフォトマスク（図示せず）を形成し、この状態で、Ｎ型不純物（例えばリン）を注入する。これにより、Ｎ型領域１０ｎＡ、１０ｎＢが得られる。半導体層１０Ａ、１０ＢのうちＰ型領域もＮ型領域も形成されなかった領域が真性領域１０ｉＡ、１０ｉＢとなる。本明細書では、「真性領域」とは、Ｐ型領域とＮ型領域とによって挟まれ、これらの領域よりも不純物濃度が低い（すなわち抵抗の高い）領域を指す。従って、真性領域は、真性半導体からなる領域であってもよいし、Ｐ型領域やＮ型領域よりも低い濃度でＰ型またはＮ型不純物が注入された領域であってもよい。図示しないが、上記のＰ型およびＮ型不純物注入工程の後、不活性雰囲気下、例えば窒素雰囲気下にて熱処理を行い、Ｐ型領域１０ｐＡ、１０ｐＢおよびＮ型領域１０ｎＡ、１０ｎＢを活性化させる。
【００７３】
なお、Ｐ型およびＮ型不純物の注入工程を行う前に、半導体層１０Ａ、１０Ｂを覆う絶縁膜を形成してもよい。その場合、絶縁膜の上方から不純物の注入を行うことができる（スルードープ）。
【００７４】
本実施形態における薄膜ダイオードの製造方法は図４に示す方法に限定されない。図５（ａ）〜（ｄ）は、薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの製造方法の他の例を説明するための模式的な工程断面図である。
【００７５】
まず、図５（ａ）に示すように、基板１の上に、遮光層１２Ａ、１２Ｂを形成し、続いて、遮光層１２Ａ、１２Ｂを覆うように、第１絶縁膜１４Ｌを形成する。遮光層１２Ａ、１２Ｂおよび第１絶縁膜１４Ｌは、図４（ａ）および図４（ｂ）を参照しながら前述した方法と同様の方法で形成できる。ここでは、第１絶縁膜１４Ｌとして、シリコン窒化膜（ＳＩＮ膜）をプラズマＣＶＤ法により形成する。ＳＩＮ膜の屈折率ｎは約２．０である。
【００７６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、第１絶縁膜１４Ｌの上に、第１絶縁膜１４Ｕを形成する。ここでは、第２絶縁膜１４Ｕとして、プラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）膜を形成する。ＴＥＯＳ膜の屈折率ｎは約１．３９である。
【００７７】
第２絶縁膜１４Ｕの材料は、第１絶縁膜１４Ｌの材料と同じであってもよいが、互いに異なっていることが好ましい。この後に行われるエッチング工程において、第２絶縁膜１４Ｕのみが選択的にエッチングされるように、すなわちエッチャントに対してエッチング選択比が高くなるように、それぞれの絶縁膜１４Ｌ、１４Ｕの材料およびエッチャントを選択することが好ましい。
【００７８】
続いて、図５（ｃ）に示すように、第２絶縁膜１４Ｕ上に、一方の遮光層（ここでは遮光層１２Ａ）を覆い、かつ、他方の遮光層（ここでは遮光層１２Ｂ）を覆わないようにフォトマスク２４を形成する。
【００７９】
次いで、図５（ｄ）に示すように、第２絶縁膜１４Ｕのうちフォトマスク２４で覆われていない部分をエッチングにより選択的に除去する。ここでは、エッチャントとしてバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用いる。エッチングの後、フォトマスク２４を除去する。このようにして、第１および第２絶縁膜１４Ｌ、１４Ｕからなる絶縁膜１４を得る。
【００８０】
本実施形態では、絶縁膜１４のうち遮光層１２Ａ上に位置する部分は、第１絶縁膜（ＳＩＮ膜）１４Ｌのみから構成され、その厚さＤ１は例えば９２ｎｍである。一方、絶縁膜１４のうち遮光層１２Ｂ上に位置する部分は、第１および第２絶縁膜１４Ｌ、１４Ｕから構成され、それらの合計厚さＤ２は例えば１３０ｎｍである。なお、図４を参照して前述した方法と同様に、厚さＤ１、Ｄ２は上記の厚さに限定されず、例えば９０ｎｍ以上４００ｎｍ以下の範囲内で、上記式（１）に基づいてそれぞれ最適化される。
【００８１】
この後、図示しないが、図４（ｆ）〜（ｈ）を参照しながら前述した方法と同様の方法で、絶縁膜１４の上に、半導体層１０Ａ、１０Ｂを形成した後、これらの半導体層１０Ａ、１０Ｂに、それぞれ、Ｐ型領域１０ｐＡ、１０ｐＢ、Ｎ型領域１０ｎＡ、１０ｎＢ、および真性領域１０ｉＡ、１０ｉＢを形成する。
【００８２】
なお、図４および図５を参照しながら前述したプロセスでは、半導体層１０Ａ、１０Ｂとして結晶質半導体層を形成しているが、半導体層１０Ａ、１０Ｂは非晶質半導体層であってもよいし、微結晶シリコン層であってもよい。
【００８３】
さらに、前述したプロセスでは、２層の絶縁膜から絶縁膜１４を形成しているが、絶縁膜１４は単層であってもよいし、３以上の層からなる積層構造を有していてもよい。なお、多層構造の絶縁膜１４を形成する場合には、式（１）の代わりに、公知の多層膜による干渉条件式を用いて、絶縁膜１４を構成する各層の厚さを最適化することができる。
【００８４】
（第２の実施形態）
以下、図面を参照しながら、本発明による半導体装置の第２の実施形態を説明する。本実施形態の半導体装置は、２種類の薄膜ダイオードの他に、薄膜トランジスタが同一の基板上に形成されている点で、第１の実施形態と異なっている。本実施形態は、例えばタッチセンサー、スキャナーなどの光センサー部を有するアクティブマトリクス型の表示装置に適用され得る。２種類の薄膜ダイオードは並列に接続されて、光センサー部を構成していてもよい。薄膜トランジスタは、表示装置の表示領域において、画素毎に設けられる画素スイッチング用ＴＦＴであってもよいし、表示領域以外の領域（額縁領域）において、駆動回路を構成する回路用ＴＦＴであってもよい。あるいは、光センサー部に使用される信号取出し用ＴＦＴであってもよい。
【００８５】
図６は、本実施形態の半導体装置４００における薄膜ダイオード３００Ａ、３００Ｂおよび薄膜トランジスタ３００Ｃを示す模式的な断面図である。
【００８６】
半導体装置４００は、基板１と、基板１の上に形成された薄膜ダイオード３００Ａおよび薄膜ダイオード３００Ｂと、基板１の上に形成された薄膜トランジスタ３００Ｃとを備える。本実施形態では、薄膜ダイオード３００Ａは可視光を検知するための可視光センサー４０１、薄膜ダイオード３００Ｂは赤外光を検知するための赤外光センサー４０２に用いられる。薄膜ダイオード３００Ａ、３００Ｂは、それぞれ、図１に示す薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂと同様の構成を有する。簡単のため、図１と同様の構成要素には同じ参照符号を付して説明を省略する。
【００８７】
薄膜トランジスタ３００Ｃは、遮光層１２Ｃと、半導体層１０Ｃと、半導体層１０Ｃの上にゲート絶縁膜を介して配置されたゲート電極（図示せず）とを有している。図示しないが、半導体層１０Ｃは、ソース領域と、ドレイン領域と、これらの領域の間に位置するチャネル領域とを有しており、ゲート電極は、チャネル領域上に配置されている。また、遮光層１２Ｃと半導体層１０Ｃとの間には絶縁膜１４が形成されている。絶縁膜１４のうち遮光層１２Ｃと半導体層１０Ｃとの間に位置する部分の厚さＤ３は、遮光層１２Ａと半導体層１０Ａとの間に位置する部分の厚さＤ１と同様である。
【００８８】
半導体装置４００における薄膜ダイオード３００Ａ、３００Ｂの反射率は、それぞれ、図２（ａ）および（ｂ）に示す薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの反射率と同様である。また、薄膜トランジスタ３００Ｃの反射率は、薄膜ダイオード３００Ａの反射率と同様である。
【００８９】
図２（ａ）に示す「第１の波長域の光」が可視光を含むとすると、薄膜ダイオード３００Ａおよび薄膜トランジスタ３００Ｃの第１の波長域の光の反射率は、薄膜ダイオード１００Ａの第１の波長域の光の反射率と同様である。また、薄膜ダイオード３００Ｂの第１の波長域の光の反射率は、薄膜ダイオード１００Ｂの第１の波長域の光の反射率と同様である。すなわち、基板１の上方から半導体層１０Ａ、１０Ｃを通過して絶縁膜１４に入射した第１の波長域（ここでは可視光）の光（入射光）Ｌ２A(1)の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ａ、１０Ｃに入射する第１の波長域の光（反射光）Ｌ３A(1)の強度の割合（反射率）ＲA(1)は、基板１の上方から半導体層１０Ｂを通過して絶縁膜１４に入射した第１の波長域の光の強度Ｌ２B(1)に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ｂに入射する第１の波長域の光の強度Ｌ３B(1)の割合ＲB(1)よりも高くなる。
【００９０】
一方、図２（ｂ）に示す「第２の波長域の光」が赤外光を含むとすると、薄膜ダイオード３００Ａおよび薄膜トランジスタ３００Ｃの第２の波長域の光の反射率は、薄膜ダイオード１００Ａの第２の波長域の光の反射率と同様である。また、薄膜ダイオード３００Ｂの第２の波長域の光の反射率は、薄膜ダイオード１００Ｂの第２の波長域の光の反射率と同様である。すなわち、基板１の上方から半導体層１０Ｂを通過して絶縁膜１４に入射した第２の波長域の光Ｌ２B(2)の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ｂに入射する第２の波長域の光Ｌ３B(2)の強度の割合ＲB(2)は、基板１の上方から半導体層１０Ａ、１０Ｃを通過して絶縁膜１４に入射した第２の波長域の光Ｌ２A(2)の強度に対する、絶縁膜１４側から半導体層１０Ａ、１０Ｃに入射する第２の波長域の光Ｌ３A(2)の強度の割合ＲA(2)よりも高くなる。
【００９１】
従って、薄膜ダイオード３００Ａおよび薄膜トランジスタ３００Ｃの半導体層１０Ａ、１０Ｃに入射する可視光の強度は、薄膜ダイオード３００Ｂの半導体層１０Ｂに入射する可視光の強度よりも大きいが、半導体層１０Ａ、１０Ｃに入射する赤外光の強度は、半導体層１０Ｂに入射する赤外光の強度よりも小さい。
【００９２】
本実施形態によると、以下のようなメリットがある。
【００９３】
薄膜トランジスタ３００Ｃのオフ電流を低減するためには、半導体層１０Ｃに入射する光の量をできるだけ抑える必要がある。図６に示す例では、絶縁膜１４の厚さＤ３は、厚さＤ１と等しい。厚さＤ１は、例えば可視光に対する反射率Ｒが高く、かつ、赤外光に対する反射率Ｒが小さくなるように設定されている。従って、多重反射により絶縁膜１４側から半導体層１０Ｃに入射する赤外光の強度は小さい。よって、半導体層１０Ｃに入射する赤外光に起因するオフ電流の方が、可視光に起因するオフ電流よりも問題となる場合に、半導体層１０Ｃへの光の入射によるオフ電流を低減することができる。
【００９４】
図７は、本実施形態の半導体装置の他の例を示す模式的な断面図である。図７に示す半導体装置５００では、薄膜トランジスタ３００Ｃ’の半導体層１０Ｃと遮光層１２Ｃとの間の絶縁膜１４の厚さＤ３が、薄膜ダイオード３００Ｂの半導体層１０Ｂと遮光層１２Ｂとの間の絶縁膜１４の厚さＤ２と等しい。厚さＤ２は、例えば赤外光に対する反射率Ｒが高く、かつ、可視光に対する反射率Ｒが小さくなるように設定されている。
【００９５】
半導体装置５００における薄膜ダイオード３００Ａ、３００Ｂの反射率は、それぞれ、図２（ａ）および（ｂ）に示す薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂの反射率と同様である。ただし、図２（ａ）に示す「第１の波長域の光」が可視光を含み、図２（ｂ）に示す「第２の波長域の光」が赤外光を含むものとする。また、薄膜トランジスタ３００Ｃ’の反射率は、薄膜ダイオード３００Ｂの反射率と同様である。
【００９６】
従って、薄膜ダイオード３００Ｂおよび薄膜トランジスタ３００Ｃ’の半導体層１０Ｂ、１０Ｃに入射する赤外光の強度は、薄膜ダイオード３００Ａの半導体層１０Ａに入射する赤外光の強度よりも大きいが、半導体層１０Ｂ、１０Ｃに入射する可視光の強度は、半導体層１０Ａに入射する可視光の強度よりも小さい。
【００９７】
このように、図７に示す薄膜トランジスタ３００Ｃ’では、多重反射により絶縁膜１４側から半導体層１０Ｃに入射する可視光の強度は小さくなる。よって、半導体層１０Ｃに入射する可視光に起因するオフ電流の方が、赤外光に起因するオフ電流よりも問題となる場合に、半導体層１０Ｃへの光の入射によるオフ電流を低減することができる。
【００９８】
なお、絶縁膜１４の厚さＤ３は、薄膜ダイオード３００Ｃ’のオフ電流（光リーク電流）により大きな影響を与える特定の波長の光に対する感度を抑えて、オフ電流をより効果的に低減できるように設定されていればよい。従って、厚さＤ３は、薄膜ダイオードにおける絶縁膜１４の厚さＤ１、Ｄ２の両方と異なっていてもよい。ただし、図６および図７に示すように、厚さＤ３が、厚さＤ１、Ｄ２のうち何れか一方と等しいことが好ましい。これにより、製造プロセスを複雑化させることなく、オフ電流を従来よりも低減できる。
【００９９】
本実施形態における薄膜トランジスタ３００Ｃ、３００Ｃ’は、シングルドレイン構造を有していてもよいし、ＬＤＤ（Ｌｉｇｈｔｌｙ  Ｄｏｐｅｄ  Ｄｒａｉｎ）構造またはＧＯＬＤ（Ｇａｔｅ−Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ  ＬＤＤ）構造を有していてもよい。遮光層１２Ｃの形状および位置は、半導体層１０Ｃ（少なくとも半導体層１０Ｃのチャネル領域）に基板１側から光が入射しないように適宜選択され得る。
【０１００】
本実施形態では、遮光層１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃは、同一の遮光膜をパターニングして形成されていることが好ましい。また、半導体層１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃも、同一の半導体膜（例えばポリシリコン膜）をパターニングして形成されていることが好ましい。これにより、製造工程を増大させることなく、薄膜ダイオード３００Ａ、３００Ｂおよび薄膜トランジスタ３００Ｃ（または薄膜トランジスタ３００Ｃ’）を同一基板上に作りこむことができる。
【０１０１】
（第３の実施形態）
本実施形態では、センサー機能を備えた表示装置を説明する。これらの表示装置は、上述した何れかの実施形態の半導体装置を用いて構成されている。
【０１０２】
本実施形態のセンサー機能を備えた表示装置は、例えば、タッチセンサー付きの液晶表示装置であり、表示領域と、表示領域の周辺に位置する額縁領域とを有している。表示領域は、複数の表示部（画素）と、複数の光センサー部とを有している。各表示部は、画素電極と、画素スイッチング用ＴＦＴとを含んでおり、各光センサー部は、検知しようとする波長域の互いに異なる２種類の光センサーを含んでいる。各光センサーはＴＦＤを含んでいる。額縁領域には、各表示部を駆動するための表示用の駆動回路が設けられており、駆動回路には駆動回路用ＴＦＴが利用されている。画素スイッチング用ＴＦＴおよび駆動回路用ＴＦＴと、光センサー部のＴＦＤとは、同一基板上に形成されている。なお、本発明の表示装置では、表示装置に使用されるＴＦＴのうち少なくとも画素スイッチング用ＴＦＴが、上記方法により、光センサー部のＴＦＤと同一基板上に形成されていればよく、例えば駆動回路は、他の基板上に別途設けてもよい。
【０１０３】
本実施形態では、光センサー部は、対応する表示部（例えば原色の画素）に隣接して配置されている。１つの表示部に対して１つの光センサー部を配置してもよいし、複数の光センサー部を配置してもよい。または、複数の表示部のセットに対して光センサー部を１個ずつ配置してもよい。例えば、３つの原色（ＲＧＢ）の画素からなるカラー表示画素に対して、１個の光センサー部を設けることができる。このように、表示部の数に対する光センサー部の数（密度）は、分解能に応じて適宜選択できる。
【０１０４】
光センサー部の観察者側にカラーフィルターが設けられていると、光センサー部を構成するＴＦＤの感度が低下するおそれがあるため、光センサー部の観察者側にはカラーフィルターが設けられていないことが好ましい。
【０１０５】
本実施形態の光センサー部は、外光の照度が大きい場合には、画面に接触または近接する物体（指腹など）の影を、外光を利用して検出する。外光の照度が小さい場合には、バックライト光から出射される赤外光が上記物体で反射された光を検出する。
【０１０６】
以下、図面を参照しながら、本実施形態の表示装置の構成を、タッチパネルセンサーを備えたタッチパネル液晶表示装置を例に説明する。
【０１０７】
図８は、アクティブマトリクス方式のタッチパネル液晶表示装置の一例を示す模式的な断面図である。
【０１０８】
液晶表示装置６００は、液晶モジュール８０２と、液晶モジュール８０２の背面側に配置されたバックライト８０１とを備えている。液晶モジュール８０２は、透光性を有する背面基板８１４と、背面基板８１４に対向するように配置された前面基板８１２と、これらの基板８１４、８１２の間に設けられた液晶層８１０とによって構成される。液晶モジュール８０２は、複数の表示部（原色の画素）を有しており、各表示部は、画素電極（図示せず）と、画素電極に接続された画素スイッチング用薄膜トランジスタ８０５とを有している。また、３つの原色（ＲＧＢ）の表示部からなるカラー表示画素のそれぞれに隣接して、薄膜ダイオード８０６を含む光センサー部が配置されている。あるいは、隣接する２つのカラー表示画素（６つの表示部）に対して１つの光センサー部が配置されていてもよい。この図では、省略しているが、光センサー部は、薄膜ダイオード８０６を含み、高い感度で可視光を検知する第１センサーと、他の薄膜ダイオード（図示せず）を含み、高い感度で可視光を検知する第２センサーとを少なくとも１個ずつ含んでいる。
【０１０９】
各表示部の観察者側にはカラーフィルター（図示せず）が配置されているが、光センサー部の観察者側にはカラーフィルターが設けられていない。薄膜ダイオード８０６およびバックライト８０１の間には遮光層８０７が配置されている。従って、バックライト８０１からの光８０８は遮光層８０７により遮光され、裏面から（背面基板８１４側から）薄膜ダイオード８０６に入射しない。なお、遮光層８０７は、少なくとも、バックライト８０１の光が、薄膜ダイオード８０６のうち真性領域に入らないように配置されていればよい。
【０１１０】
光センサー部では、薄膜ダイオード８０６を含む第１センサーと、他の薄膜ダイオードを含む第２センサーとは並列に接続されている。第１センサーは、外光（可視光）８０４をセンシングする。一方、第２センサーは、バックライト８０１からの光（赤外光）８０８が液晶モジュール８０２を通過した後、指腹などで反射された光をセンシングする。
【０１１１】
図９は、本実施形態の表示装置の背面基板８１４を示す模式的な平面図である。図示する例では、Ｒ、Ｇ、Ｂ画素からなるカラー表示画素２個に対して１つの光センサー部を設ける構成を示している。
【０１１２】
本実施形態における背面基板８１４は、マトリクス状に配列された複数のＲ、Ｇ、Ｂ画素と、複数の光センサー部７００とを備えている。各画素は、画素スイッチング用の薄膜トランジスタ９０５と画素電極（図示せず）を有している。ここでは、隣接するＲ、Ｇ、Ｂ画素から構成される画素のセット９０９ａ、９０９ｂを「カラー表示画素」と称する。本実施形態では、隣接する２つのカラー表示画素９０９ａ、９０９ｂに対して、１つの光センサー部７００が配置されている。
【０１１３】
薄膜トランジスタ９０５は、例えば２つのゲート電極およびＬＤＤ領域を有するデュアルゲートＬＤＤ構造を有している。薄膜トランジスタ９０５のソース領域は画素用ソースバスライン９０８に接続され、ドレイン領域は画素電極に接続されている。薄膜トランジスタ９０５は、画素用ゲートバスライン９０６からの信号によってオンオフされる。これにより、画素電極と、背面基板に対向して配置された前面基板に形成された対向電極とによって液晶層に電圧を印加し、液晶層の配向状態を変化させることによって表示を行う。
【０１１４】
本実施形態では、隣接する２つのゲート配線９０６の間にＲＳＴ信号ライン９０２およびＲＷＳ信号ライン９０４が設けられている。これらのライン９０２、９０４は、ゲート配線９０６と同一の層から形成されている。光センサー部７００は、これらのライン９０２、９０４の間に配置されている。
【０１１５】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、それぞれ、本実施形態における光センサー部７００の構成を説明する回路図および平面図である。
【０１１６】
図１０（ａ）に示すように、光センサー部７００は、薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂ、信号保持用コンデンサー７０２Ａ、７０２Ｂ、および信号取出用薄膜トランジスタ７０３を有している。これらの薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂおよび薄膜トランジスタ７０３は、それぞれ、ソースバスライン９０８とＲＷＳ信号ライン９０４およびＲＳＴ信号ライン９０２とによって規定される領域内に配置されている。
【０１１７】
図１０（ｂ）からわかるように、薄膜ダイオード７０１Ａは、ｐ型領域７１０ｐと、ｎ型領域７１０ｎと、それらの領域７１０ｐ、７１０ｎの間に位置する真性領域７１０ｉとを含む半導体層を備えている。薄膜ダイオード７０１Ｂは、ｐ型領域７１１ｐと、ｎ型領域７１１ｎと、それらの領域７１１ｐ、７１１ｎの間に位置する真性領域７１１ｉとを含む半導体層を備えている。薄膜ダイオード７０１Ａおよび薄膜ダイオード７０１Ｂの下方には、それぞれ、絶縁膜を介して遮光層が配置されている。これらのダイオード７０１Ａ、７０２Ｂは、それぞれ、図１に示す薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂと同様の構成を有している。
【０１１８】
信号保持用のコンデンサー７０２Ａ、７０２Ｂは、ゲート電極層と半導体層とを電極として構成され、その容量はゲート絶縁膜によって形成されている。
【０１１９】
薄膜ダイオード７０１Ａにおけるｐ型領域７１０ｐは、ＲＳＴ信号ライン９０２に接続され、ｎ型領域７１０ｎは、信号保持用のコンデンサー７０２Ａにおける下部電極（Ｓｉ層）に接続され、このコンデンサー７０２Ａを経てＲＷＳ信号ライン９０４に接続されている。同様に、薄膜ダイオード７０１Ｂにおけるｐ型領域７１１ｐは、ＲＳＴ信号ライン９０２に接続され、ｎ型領域７１１ｎは、信号保持用のコンデンサー７０２Ｂにおける下部電極（Ｓｉ層）に接続され、このコンデンサー７０２Ｂを経てＲＷＳ信号ライン９０４に接続されている。さらに、ｎ型領域７１０ｎおよび７１１ｎは、信号取出用の薄膜トランジスタ７０３におけるゲート電極層に接続されている。信号取出用の薄膜トランジスタ７０３のソース領域は、ＶＤＤ信号ライン９０８VDDに接続され、ドレイン領域は、出力信号ライン９０８COLに接続されている。これらの信号ライン９０８VDD、ライン９０８COLはソースバスラインと兼用である。
【０１２０】
次に、光センサー部７００による光センシング時の動作を説明する。
【０１２１】
（１）まず、ＲＷＳ信号ライン９０４により、信号保持用のコンデンサー７０２Ａ、７０２ＢにＲＷＳ信号が書き込まれる。これにより、光センサー薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂにおけるｎ型領域７１０ｎ、７１１ｎの側にそれぞれプラス電界が生じ、薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂに関して逆バイアス状態となる。
【０１２２】
（２）薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂのうち少なくとも一方に光リークが生じると、その薄膜ダイオードを介して、ＲＳＴ信号ライン９０２の側に電荷が抜ける。このとき、何れか一方の薄膜ダイオードのみに光リークが生じると、その薄膜ダイオードのみを介して電流が流れ、両方の薄膜ダイオードに光リークが生じると、主に光リークの大きい方の薄膜ダイオードを介して電流が流れる。
【０１２３】
（３）これにより、ｎ型領域７１０ｎ、７１１ｎの側の電位が低下し、その電位変化により信号取出用の薄膜トランジスタ７０３に印加されているゲート電圧が変化する。
【０１２４】
（４）信号取出用の薄膜トランジスタ７０３のソース側にはＶＤＤ信号ライン９０８VDDよりＶＤＤ信号が印加されている。上記のようにゲート電圧が変動すると、ドレイン側に接続された出力信号ライン９０８COLへ流れる電流値が変化するため、その電気信号を出力信号ライン９０８COLから取り出すことができる。
【０１２５】
（５）この後、出力信号ライン９０８COLから薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂに順方向に電流を流して、ＲＳＴ信号を信号保持用のコンデンサー７０２Ａ、７０２Ｂに書き込み、信号保持用のコンデンサー７０２Ａ、７０２Ｂの電位をリセットする。このとき、薄膜ダイオード７０１Ａ、７０１Ｂのうち電流駆動力の高い方の薄膜ダイオードを介してリセットを行うことができる。
【０１２６】
上記（１）〜（５）の動作をスキャンしながら繰り返すことにより、外光およびバックライト光を利用した光センシングが可能になる。
【０１２７】
本実施形態のタッチパネル液晶表示装置における背面基板の構成は図９に示す構成に限定されない。例えば、各画素スイッチング用ＴＦＴに補助容量（Ｃｓ）が設けられていてもよい。また、図９に示した例では、２つのカラー表示画素（ＲＧＢ画素からなる２つの画素セット）に対して１つの光センサー部が設けられているが、１つのカラー表示画素に対して１つの光センサー部が配置されていてもよい。あるいは、解像度をさらに高めるために、ＲＧＢの各画素に対して１つずつ光センサー部を設けることもできる。ただし、この場合には、開口率が大きく低下するので、表示の明るさが低下する可能性がある。
【０１２８】
本実施形態の半導体装置は、タッチパネル液晶表示装置に限定されず、イメージセンサーや指紋センサー機能付きの表示装置であってもよい。上述した光センサー部７００は、イメージセンサーや指紋センサーとして用いることもできる。イメージセンサーや指紋センサーとして用いる場合、画面に押し付けられた画像や指紋を検出するために、一般に、タッチセンサーよりも高い解像度が要求される。解像度は、画素に対する光センサー部の数が多いほど高くなるので、用途に応じて光センサー部の数を適宜調整すればよい。なお、図９に示すように２つのカラー表示画素に対して１つの光センサー部を配置すれば、名刺などの画像の読み取りが可能な十分な解像度を確保できる。さらに、光センサー部の観察者側にカラーフィルターを配置して、カラーフィルターを介した光を光センサー部で受光することにより、光センサー部をカラーイメージセンサーとして機能させることもできる。
【０１２９】
また、本実施形態では、検知する光の波長域の異なる２つの薄膜ダイオードを並列に接続して１つの光センサー部を構成しているが、２つの薄膜ダイオードを並列に接続せずに、独立して機能する２つの光センサーとして用いてもよい。
【０１３０】
以上、本発明の具体的な実施形態について説明を行なったが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、本発明の半導体装置は、光センサー部を備えた表示装置に限定されず、イメージセンサーであってもよい。以下、本発明を適用したイメージセンサーの構成を簡単に説明する。
【０１３１】
イメージセンサーは、２次元に配列された複数の受光部と、画像情報を生成する画像情報生成部とを備える。各受光部は、図９、１０に示す表示部（画素）と同様の構成を有していてもよい。各受光部は、３つの画素（ＲＧＢ画素）から構成されていてもよい。各受光部は上述したような光センサー部７００を含んでいる。画像情報生成部では、各受光部の光センサー部７００で生成されたセンシング信号および各受光部の位置に関連づけられた画像情報を生成する。これにより、イメージセンサーで読み取った画像を形成または認証できる。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本発明は、ＴＦＤを利用した光センサー部を備えた半導体装置、あるいは、そのような半導体装置を有するあらゆる分野の電子機器に広く適用できる。例えば、本発明を、アクティブマトリクス型液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置におけるＣＭＯＳ回路や画素部に適用してもよい。このような表示装置は、例えば携帯電話や携帯ゲーム機の表示画面や、デジタルカメラのモニタ一等に利用され得る。従って、本発明は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が組み込まれた電子機器全てに適用され得る。【０１３３】
本発明は、特に、アクティブマトリクス型の液晶表示装置および有機ＥＬ表示装置などの表示装置、イメージセンサー、光センサー、またはそれらを組み合わせた電子機器に好適に利用できる。特に、ＴＦＤを利用した光センサー機能付きの表示装置、例えばタッチパネル機能およびスキャナー機能を併せ持つ表示装置に本発明を適用すると有利である。
【符号の説明】
【０１３４】
１        基板
３        対向基板
５        ＣＦ遮光部
７        液晶層
９        バックライト
１０Ａ、１０Ｂ        薄膜ダイオードの半導体層
１０Ｃ    薄膜トランジスタの半導体層
１０ｐＡ、１０ｐＢ    Ｐ型領域
１０ｎＡ、１０ｎＢ    Ｎ型領域
１０ｉＡ、１０ｉＢ    真性領域
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ        遮光層
１４      絶縁膜
１００Ａ、１００Ｂ、３００Ａ、３００Ｂ    薄膜ダイオード
３００Ｃ、３００Ｃ’          薄膜トランジスタ
２００、４００、５００        半導体装置
２０１、２０２        センサー
４０１    可視光センサー
４０２    赤外光センサー
【図１】
2011065362.tif 000003
【図２】
2011065362.tif 000004
【図３】
2011065362.tif 000005
【図４】
2011065362.tif 000006
【図５】
2011065362.tif 000007
【図６】
2011065362.tif 000008
【図７】
2011065362.tif 000009
【図８】
2011065362.tif 000010
【図９】
2011065362.tif 000011
【図１０】
2011065362.tif 000012
【図１１】
2011065362.tif 000013
【図１２】
2011065362.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月11日(2012.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
続いて、図５（ｂ）に示すように、第１絶縁膜１４Ｌの上に、第２絶縁膜１４Ｕを形成する。ここでは、第２絶縁膜１４Ｕとして、プラズマＣＶＤ法によりＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ−Ｏｒｔｈｏ−Ｓｉｌｉｃａｔｅ）膜を形成する。ＴＥＯＳ膜の屈折率ｎは約１．３９である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１７】
図１０（ｂ）からわかるように、薄膜ダイオード７０１Ａは、ｐ型領域７１０ｐと、ｎ型領域７１０ｎと、それらの領域７１０ｐ、７１０ｎの間に位置する真性領域７１０ｉとを含む半導体層を備えている。薄膜ダイオード７０１Ｂは、ｐ型領域７１１ｐと、ｎ型領域７１１ｎと、それらの領域７１１ｐ、７１１ｎの間に位置する真性領域７１１ｉとを含む半導体層を備えている。薄膜ダイオード７０１Ａおよび薄膜ダイオード７０１Ｂの下方には、それぞれ、絶縁膜を介して遮光層が配置されている。これらのダイオード７０１Ａ、７０１Ｂは、それぞれ、図１に示す薄膜ダイオード１００Ａ、１００Ｂと同様の構成を有している。
【国際調査報告】
2011065362.tif 000015
2011065362.tif 000016
2011065362.tif 000017
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